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水平井测井技术

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水平 测井 技术
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水平井测井工具第一章水平井测井技术运行的原因第一节水平井测井技术的发展过程最初的水平井测井工具是 1981(或 1982)年设计出来的,目的就是用来帮助客户获得由于不良井眼影响、常规测井无法实现的油井地层信息。当时就是把一套标准的测井组—R(双感应仪/补偿中子仪/ 补偿密度仪/自然伽瑪仪)装入用类似套管的材料制成的保护套内,用钻杆把这些保护套工具送到目的层,并拖动保护套使其穿过目的层从而达到测井的目的。采用这种工具和方法,能够解决诸如桥塞、井壁岩石突出及膨胀的粘土矿物等导致的测井仪不能靠重力到达井底的问题。随着客户对水平井测井技术的熟习和认可成度的增加,他们要求得到更多的服务。从而使得当初的保护套式水平井测井技术逐渐演化成为目前使用最普遍的非保护套式(或称湿接头式)水平井测井技术。这种湿连接式水平井测井技术可使用常规电缆测井中使用的任何仪器。目前,几乎所有的水平井测井都采用湿连接头式。随着近年来钻井定向技术的提高,水平井测井技术通常应用于大位移井或水平井的施工。由于钻井和泥浆系统工艺的提高,保护套式工具的运用已大大减少。然而,水平井测井并不是简单地把测井仪连到钻杆的末端再把它们下到井里,而是解决了许许多多的难题: 测井电缆必须给仪器供电并把地层信息返回到地面系统。 钻杆沿下井壁推送仪器,使下井仪在井眼中不易居中。 钻杆使仪器串不像电缆测井时那样容易旋转,这将导致极板有时不能紧贴井壁。 钻杆可轻易地压坏或弄弯下井仪。 深度如何控制。 钻机必须能随时循环泥浆。 如果出现紧急情况,如井喷,电缆必须能够提出来,便于井队处理事故。第二节大斜度测井系统的概括——它是如何工作的仪器串由过渡短节连接到钻杆,用钻杆把仪器输送到测量井段顶部。然后,仪器到达这里电缆通过接头连接仪器。接头是用钻井液制成的,因此这种连接成为“湿连接”或者“湿接” 。测井电缆由旁通短节侧孔进入钻杆内腔。旁通短节以下的电缆在钻杆里边,旁通短节以上的电缆在钻杆外面。测井电缆不应该在钻杆旁而应该在裸眼和石里,旁通短节决不能离开套管。湿连接完成后,对仪器供电检查。仪器通过钻杆连接到所感兴趣的层段,每次减弱一个站。伴随相同的限制条件钻杆传送测井照样可以工作,然后上提测井。因为测井电缆是在管道仰口接头的旁边或者湿连接没有折断在测井中。大斜度井测井系统有四大组成部分。1. 井下快速接头(公头总成)是连接到下井仪器串的顶部。2. 泵下接头(泵下枪总成)—这是接头的仰口部分。它被固定在测井电缆上。3. 短节—连接下井仪器串到钻杆。4. 旁通短节测井工具第三节小口径钻孔无防护套工具组合,通常称为小口径钻孔,在没有防护套筒的情况下组合,包含标准版或者有时改良的电缆测井工具, 。他们使用一个加强保护套来加强在下井仪器串的薄弱环节上。他们还利用短节和一种与下井仪器串相匹配井条件的硬件,例如:钻头大小,最大角度,造斜和钻杆大小。他们经常利用特殊设计的硬件来达到最佳数据。这个组合的重量等级被限制在最薄弱的测井工具串上。一些小井眼钻孔工具可以处理多达 80000 磅,但是大多数被限制在5000之间。实际重量不能被给予每个工具,因为一个实际重量工具能够运行是依赖于孔尺寸,角度,造斜率。越大越轻的测井仪器可以处理。这是因为实际上测井仪器的弯曲程度在重量之下。越远它弯曲越倾向于破坏。下降的速度是十分关键的。一段迅速移动的钻杆有动力,当工具撞击桥接器时意味着一个向下的力量。在较低的造斜率的测井仪器可以从钻杆上处理更多的重量。小口径钻孔仪器的最大外径是受最大测井工具外径和硬套管在仪器串中决定的。一些仪器串有特殊设计的硬件,这就增加了下井仪器串的外径。第四节小口径钻孔实例—选择性地层测试器选择性的底层测试器(,运行在大斜度测井系统中,做了一个硬件对做一个良好测量有必要的好例子。如果你在描绘一个放置于一个大的钻孔旁边的选择性地层测器时,你可以得到一个当你试图得到一个合适的测量尺寸而遇见的问题的一个想法。例如: 当选择性地层测试器垫拉长时,它不会印在上边的垫。选择性地层测试器的标准是严格的并且只是提供了指导。 如果你设计选择性地层测试器循环并把垫放在洞的底部的一侧。垫将会被擦掉当选择性地层测试器下降时而你也不会得到一个好的测量。即使垫能使选择性地层测试器第一个到测试点,很有可能就会阻塞,洞顶面也会有问题。 随着测量和垫损失的问题,当钻杆固定在洞里的时期你也不得不应付它。 如果钻杆移动,它影响了液体静压的压力读数通过创造一个波在洞里。这并不允许静压读数触及±2 平方英寸规格规范,这需要我们很多的客户。为了消除这些问题,为了选择性地层测试器一个特殊的垫和导向胶锥被设计出来。同样,一个套筒系统被设计出来到头来套管和测井工具变成差异卡在长时间的周期里。设计的导向胶锥保护垫和推靠臂在下降入井的时候。设计的一个特殊护垫允许护垫在接触侧孔时自由旋转,无论这个工具被放在洞里什么地方。假如测井工具放在护垫旁将会滚动到井壁的顶部。如果这个洞无规则,护垫仍将会旋转来造一个密封垫。这个设计的成功已经十分优秀了。第二章大斜度测井系统有四大主要组件1. 旁通短接. 短接. 公头. 母头着这些主要组件,这里有许多备用短接和备用设备包·含在一个典型的大斜度测井系统操作里,以下是主要组件和一些辅助设备被列出和讨论。(1) 旁通短接1 旁通短节 螺纹部分允许进入钻杆的中央并且提供密封性能。 在洞之上的凹槽是电缆夹的底座。 凹槽双侧的洞允许伴有抗剪螺栓的旁通短节保护夹钳。2 密封装配组件去套筒 做为密封材料的底座推挤垫片。 包装衬垫保留小橡胶垫圈 包装材料包括橡胶垫圈和泵包装 旋启式止回阀防松螺母,在大侧面开口短节里,保留旋启式止回阀在主要的密封螺母里。在小侧面开口短节里,它代替主密封螺母。 圆锥外圈垫圈用于较小的侧面开口短节是为了允许拍击物运动。 旋启式止回阀组合密封在有密封装置组配的井里,如果远离测井电缆的话。 主密封螺母保留密封装配集在一起以及扣紧在测井电缆周围的密封件,在 7¼英寸的旁通。3 侧面开口短节钢丝绳夹 分离壳通过 14 个螺帽丝保留在一起。 通过 3 个或者更多的抗剪螺栓保留在旁通短节里。 供型号不同的测井电缆。4 线导总成— 当在钻杆内外运作测井电缆时这是被固定在侧面开口短节的工具。 为了测井电缆通过密封装配集它提供恰当的校准用于减少在所有部件上的磨损量。(2)连接器配件1.3它连接下井仪器串到钻杆的底部。 短节里的循环口允许循环穿过钻杆 这个 3 英寸 杆螺纹必须要跨越许多其它钻杆连接。 为了碰锁它携带了一种能够优先排列母头的导套。 这个 4 较大的循环口被用于当钻孔液含有丰富的钻屑或者遗失的循环材料时。 它携带导套焊件到定位母头。 它不仅仅只是用在较大的井里。(3)井底快速调换3 英寸井底快速调换配件 这个工具被连接器和接头固定到下井仪器串的顶部。 含有导键为了母头校准多触点配件。 门扣弹簧提供多触点配件的连接。 它保存探针为了电连接。(4)母头和插座总成1 圆锥体和打扫圆锥外圈键开槽于外壳— 保护在外壳里的圆锥体液是为了附加泵下接头到电缆。 它带有钢扶正器。2 导体(2 导体(16”&7 导体(2/4” &7 导体(2”指向多触点向导和有一个定位的位置 多触点被装肋于集中化管理为了循环泥浆。 两英寸 出套管导向是公开的,一边为了流通,一边为了清楚,并且有一个洞为探针穿透。 这个 16 英寸导向有两个闩锁臂和弹簧门扣定位器。3 插座总成1 导体(2”体(16 它有一个快键装配接口,除了单一的导体。 导体线一插入就在套筒上。 七分之一的套筒环绕在充满油保护的接触套筒上。4 使用三分之一的助钻杆来增加重量是为了输送泵下接头到井底。5 5)其它1 支座套筒 支座套筒提供额外的支座在工具连接处以及减少弯曲度和在连接上的扭矩力, 在各种各样的内径到调节不同的下井仪器串配置里它是可利用的。 它有压铆螺母栓在选择地点到几种工具型材上。2 偏心短节 它抵消下井仪器串在 3/4 英寸的短节下。 它是用于有限的范围(浮体) 垫工具。3 井内拉紧装置 它有两个荷载等级:8000 和 16000 磅。 它有不同版本的类型“G”型和数字式传输系统工具。 它提供关于负载的信息被应用在下井仪器串上。 它可以用来与钻台显示钻机是否负载被应用到钻管正被应用于工具成为可能。4 多刀切削弯曲短节装配 它有一个 3 英寸外径和 17”连接器或 197体连接器。 一个用于最上方的下井仪器串通过钻杆减少侧负荷的下井仪器串。 它们可以被用在下井仪器串的不同位置来集中或分散工具。 它们被用来在较高的造斜孔来增加下井仪器串的灵活性,一个已经被制定成的图纸决定它们的用途。 剪切销顶部 100000 磅底部 80000 磅。这确保底部接头拉力分离。5 球和球关节组件 它们可以在 19接 做为柔性短节配件它们被用于同样的程序。 当球关节有两个球弯曲时会有一个灵活的关节。6 转换器和适配器组件 转换器(一个类型“克”17连接器和类型“宽”19连接器。 该适配器(一个“瓦特”式 19连接器和一个“克”式下连接器。7 9 阀门和软管已经被添加到绞车液压系统是为了更好的测井电缆拉力控制。 它保持张力不过热。 深度控制需要不变的张力在测井电缆上。 不同马达需要的不同的组件,根据泵的类型和尺寸。8 它夹住环绕的测井电缆当卡瓦被设置事,以便电压在测井上被设防知道钻杆的一个标准被添加或被移除时。9 其它 安装工具 电缆识别标签(为标题后的标记线。 升降盖设计为 G 系列工具。 英寸直径工具第三章施工前的准备简介:对于水平井测井技术作业而言,施工前的准备是成功的关键。这里涉及到许多方面,而这些工作在常规测井中是遇不到的,比如施工前检查,施工前备货,施工前与客户沟通,起初所有这些施工前的准备被看作是不能克服的。对于水平井测井技术而言,施工前的准备应该作为客户实际服务的一个主要部分。一个小小的误操作就可导致 30 小时以上的时间浪费,为避免这种情况的发生,就要把做好施工前准备工作当作每次水平井测井只至关重要的一部分。第一节施工前的准备需要知道什么)1 井深/套管长度/测量井段:为了确定湿接头的对接次数,需要知道井深,套管长度以及测量井段。因为旁通短节不能离开套管,所以水平井施工每一次最大测量长度为套管的长度。知道这些数据后就可可以计算出对接次数,从而流出清单,清单上的消耗料应大于所需数量,还应包括一些备用件。2 套管尺寸/钻头尺寸:设计仪器串和选择旁通短节的大小,必须考虑套管尺寸和钻头尺寸。这对于需要居中的仪器来说也是至关重要的。常规测井通常需要考虑这些。3 最大造斜率及曲率半径:为确定仪器不发生弯曲的最大刚性长度,必须知道最大造斜率以及曲率半径。这是仪器串设计的一部分内容。记住,这仅是设计的曲率半径,在钻井过程中它可能或多或少的偏离这个值。要做好一切准备,因为有可能当钻完井后最大刚性仪器长度会变短一些。4 钻杆尺寸/连接类型/最小内径钻杆尺寸和连接类型决定了钻杆与旁通短节之间和与公头外壳之间是否需要转换接头。钻杆的最小内径(包括钻铤、加重钻杆以及转化器)应该是 2 英寸,因为泵下接头外径是 2 英寸,打捞筒、钢扶正器、薄弱盖以及打捞筒导向套有可能拥有一个 2 英寸的转换器。5 最大井斜:井在什么地方井斜最大在一起传递设计和工作计划制定时是必须知道的。如果最大井斜下雨等于 65 度,客户也许更喜欢尝试先用电缆下放。如果只有井底超过 65 度,他们也可先尝试自由下落。井斜大小也决定了泵下接头的设计。6 测量项目:预先知道测量项目,有重点地做好准备和计划,直到上井前才准备仪器串通常会出现着急忙乱的现象,仪器串的准备应在最后的工作准备之前完成。要尽量提前弄清任何及所有可能的仪器组合。7 钻井问题:钻井过程中出现的任何情况,在动身前都应清楚。有时候一个“吃惊”等着勘定工程师。如果没有提前弄清楚这个问题,工程师有可能没有合适的测井设备当他到达勘测位置时。有些测井问题可以提前计划。在测井的时候应该仔细的监控测井问题。8 旁通短节的选择:旁通短节绝不能进入裸眼井段。要记住旁通短节的最大尺寸受套管内径的限制。其它应注意的是旁通短节必须比钻杆粗,这样钻杆就不会贴着井壁,至少保持一个单根比旁通细,防止钻杆挤坏电缆。经验告诉我们电缆移出电缆以下的钻杆而不是被钻杆挤坏。然而,由于旁通短节固定着电缆因此它不可以从旁通短节顶部连接的钻杆处移出,因此旁通短节应该比钻杆连接器要粗。如果不能获得合适尺寸的旁通短节就有可能使用一个小外径钻杆的转换接头,次接头至少 10 英尺长,置于旁通短节的上面。这种方法已经被应用并证明对防止旁通短节以上的电缆被挤坏是十分有效的。这种方法曾成功的把旁通短节推到井斜 80 度的井段而没有损坏电缆。使用小外径转换接头必须经钻具公司的批准,因为它是钻具中的一个弱点。第二节计算仪器的刚性长度1 曲率半径:造斜井段和水平段钻井有三类:小曲率半径水平井、中曲率半径水平井、大曲率半径水平井。造斜率每一百英尺可达 23°,一些常规工具不可能测量测井。这种快速的构建需要十分灵活的工具,仪器串的任何部分的最大刚性长度也许非常短。由于钻头尺寸变大最大刚性长度就变大。因此增加钻头尺寸就越能增加测井的成功性。中曲率半径水平井:造斜率每一百英尺可达 11°~23°,需要特殊的设计考虑。这是由于最大刚性长度的限制条件是井的弯曲度。最重要的设计因素涉及到柔性短节以及铰接的正确放置位置。大曲率半径水平井工具:造斜率每一百英寸仅有 10°或者更少,为了仪器串水平井工具需要特殊的设计。这就依赖与钻头的尺寸和仪器串的最大外径。2 最大刚性长度:工具的最大刚性长度的弯曲度可以很容易的被使用附图所决定。图标包括一个可以轻易仿效的例子。图表也有讨论在仪器串里工具如何自然弯曲,以得到刚性长度的一个更精确的计算。最大刚性长度应该被用于仪器串的设计并决定该井是否可用所需的仪器串进行测量。图表包含了几乎所有可能的测井仪器串组的方式。如果不是来自于工作图标中的一个参数那么仪器串最大刚性长度的计算可以使用下面的公式进行预算。第三节车间准备前边已经提到,施工前的准备是成功进行水平井测井的重要因素。该项工作的一个小失误就可能导致 30 小时以上的时间浪费。对于水平井施工来说,充分的准备工作包括一下内容。1 与客户联系:必须与客户保持良好的联系。施工前的最后时刻,测井程序的一个变化将使测井人员措手不急,要确保所有可能的仪器串组合成功可靠,工作前所需信息可以得到并准确无误。2 通讯系统:在水平井施工过程中,钻台与测井操作室的即时联系是至关重要的。水平井施工前,必须检查并且得到一个良好的通讯系统。许多情况下一套无线对讲机可能对工作带来良好的效果。如果钻探设备上需要对讲机,一定要确定他们真正的安全。讲说者,从制造业提供即时通讯到测井操作室,也许就在你的工作区域。记住清晰的、即时的通讯是十分重要的。3 下井仪器的准备:由于水平井施工所用仪器串通常比常规电缆测井的仪器串长,因此在车间就应该把仪器串连接成一串进行检查测试和刻度。大多数情况下,客户将要求一次尽可能多的仪器组合,因为这样可节省时间。施工前,必须彻底地检查仪器并且测量它的尺寸。记住一次小失误就意味着许多时间的浪费。4 水平井工具准备:由于在多数地区很少进行水平井测井,水平井工具可能生锈或很散乱。如果可能,水平井工具应该存放在特制的箱子里并应保证随时能用。施工后的维护对于保持设备处于待命状态是非常重要的。存放水平井工具之前在丝扣上涂润滑油是很有帮助的。若没有完成这项工作,对于施工前的只会增加工作量。所有的加强套管都应该放在正好使他们能够进行水平井测井的工具上。加强套管上的偏差是十分紧凑的,有时来自于管钳的一个毛边就能很容易的阻止套管滑动。要确定他们正好适合测井工具。所有的小部件都应组装在一起并对其检查和检验。所有的丝扣都应上油并随时可用。和许多备用件一样应该准备充足的扶正器和间隙器。因为这些设备将由钻杆输送,由于钻井的指重计不是十分灵敏,常常有扶正器和间隙器掉入井中或被损坏。钻工很难从他的指重计中看出来这种变化。准备旁通短节及公头外壳与钻杆之间的转换接头,一些客户将给你提供这些工具,但多数客户却不是这样。确定这种连接的相配确定所有的设备都拥有安全可靠的提升帽。电缆将不会被用于获得钻台上的设备。钻台的一个提升电缆将会从井底上提测井工具以及水平井工具。个别的 G 系列工具需要一个良好的提升帽,如果经常提升长测井工具的话常规 G 系列工具将会损坏。旁通短节和公头外壳也需要被提升。钻台有可能提供提升帽,如果公头外壳和钻杆准备就位的话。和常规电缆工作不同的是,在没有一套合适的手动工具时水平井测井工具很难运行。要确保工作装载有一套良好的手动测井工具。施工前应最少准备三个湿接头或三个母头总成。即使测井工作运行良好和仅仅制造了一个走向,测试接头和主要走向将会需要两个母头总成。保持箱子里有五个母头总成是一个良好的数目并随时可用。钻台设备工具箱,插座重建部分,等等,需要总结和检查。没有备用工具水平井测井就不能运行。在工作鉴定之前有许多备用工具需要检查存货。缺少一件就会引发许多问题。对所有水平井测井设备有经验的钻井员应该有责任的对待维护存货。5 基本设备库存:一个恰当的库存是水平井测井工作成功的关键。湿接头,旁通短节,井下快速接头都需要大量的备件。合适的加强套筒,间隙器,扶正器,备用短节,手动测井工具,以及设备也是十分必要的。水平井测井工作准备也包括设备和备件的良好库存。第 12 节,备件清单,包含零件清单是为了更好的管理设备库存。第四节员班组规模的确定在工作区域里需要多少职工才能进行水平井测井工作,经验无疑是最好的指示剂。如果没有有工作经验的测井人员,下边有许多指导方针当你要确定多少测井人员下井的时候。1 工程师:如果在水平井测井中工程师有经验,想要运行一个或者两个测井工作只需要一个工程师就能搞定。如果工程师没有经验并且测井工作需要 3 个或者更多的测井工作运行的话,那就需要两个工程师。2 起重机操作工/班长:一个到 2 个测井系统的运行需要一个班长,三个或者更多的测井系统运行需要两个班长。3 设备操作人员:在国内,在工作上许多地区将会派遣三个设备操作工。这对国内的大部分运行水平井测井工作来说已经证明了这是一个恰当的数量。在国际上,许多地区竟会派遣一个或者两个与上边提到的起重机操作工和三个设备操作工一起工作。需要三个或者更多的测井系统运行的工作也许会相遇几天并且许多客户需要两个人来倒班。即使客户不需要做这些,这对于工人的安全方面仍是一个好的办法。四五个水平测井工作的运行能够花费 5 天或者更多的时间。
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